本發(fā)明涉及瓷磚檢測，尤其涉及一種瓷磚表面平整度檢測裝置及其檢測方法。

背景技術(shù)：

1、瓷磚，這一廣泛應(yīng)用的裝修材料，憑借其多樣化的款式與卓越的性能，在市場中占據(jù)了舉足輕重的地位。在追求高品質(zhì)居住環(huán)境的今天，瓷磚表面平整度作為衡量其質(zhì)量的核心指標(biāo)之一，其重要性不言而喻。它不僅直接關(guān)系到瓷磚鋪設(shè)后的實(shí)用性能，如行走的舒適度與空間的整潔度，更深刻影響著整體裝修的美學(xué)效果與視覺體驗(yàn)。因此，在瓷磚生產(chǎn)過程中，對表面平整度的嚴(yán)格檢測成為了不可或缺的一環(huán)。

2、進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著科技的飛速發(fā)展，我國瓷磚生產(chǎn)行業(yè)迎來了前所未有的繁榮，生產(chǎn)流程的高度自動化已成為行業(yè)常態(tài)。在瓷磚表面質(zhì)量檢測領(lǐng)域，視覺檢測與激光位移傳感器等先進(jìn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于檢測設(shè)備中，極大地提升了檢測的精準(zhǔn)度與效率。然而，這些高端設(shè)備往往伴隨著高昂的成本，使得它們更多地服務(wù)于大型瓷磚生產(chǎn)企業(yè)，而眾多中小型廠家由于預(yù)算限制，不得不依賴傳統(tǒng)的人工檢測方法，如使用塞尺進(jìn)行測量。這種方法不僅效率低下，難以應(yīng)對大規(guī)模生產(chǎn)的需求，而且在精度與一致性方面也難以保證，進(jìn)而可能影響瓷磚產(chǎn)品的市場競爭力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的其一目的在于提出一種瓷磚表面平整度檢測裝置，以解決市面上常見瓷磚平整度檢測裝置成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)，以及人工檢測效率慢和精度低等缺點(diǎn)；

2、本發(fā)明的另一目的在于提出一種瓷磚表面平整度檢測裝置的檢測方法。

3、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

4、一種瓷磚表面平整度檢測裝置，包括傳動模塊、觸發(fā)模塊、測量模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，所述觸發(fā)模塊、測量模塊和數(shù)據(jù)采集模塊之間互相電連接；

5、所述傳動模塊上放置被測瓷磚和所述觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊位于所述被測瓷磚的一側(cè)，所述傳動模塊的上方安裝有拱形安裝支架，所述拱形安裝支架上安裝有所述測量模塊和數(shù)據(jù)采集模塊；

6、所述傳動模塊用于傳送被測瓷磚和觸發(fā)模塊，所述觸發(fā)模塊用于根據(jù)被測瓷磚的表面特征點(diǎn)之間的距離同步觸發(fā)所述數(shù)據(jù)采集模塊對測量模塊所測量的被測瓷磚上對應(yīng)的表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄；所述測量模塊用于測量被測瓷磚的表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，并發(fā)送至所述數(shù)據(jù)采集模塊；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于處理和顯示采集到的被測瓷磚的表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，并將表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)酵庵玫臄?shù)據(jù)處理模塊。

7、優(yōu)選的，還包括標(biāo)準(zhǔn)量塊，所述標(biāo)準(zhǔn)量塊具有標(biāo)準(zhǔn)厚度值。

8、優(yōu)選的，所述傳動模塊包括傳送平臺和沿所述傳送平臺兩側(cè)設(shè)置的傳送安裝支架；

9、所述傳送安裝支架沿其長度方向開設(shè)有傳送安裝凹槽，所述拱形安裝支架的兩端可拆卸式安裝于兩側(cè)所述傳送安裝凹槽內(nèi)。

10、優(yōu)選的，所述觸發(fā)模塊包括觸發(fā)安裝座、擋光標(biāo)尺、傳感器安裝座和對射式紅外傳感器；

11、所述觸發(fā)安裝座安裝于所述傳送平臺上，所述擋光標(biāo)尺的下表面安裝于所述觸發(fā)安裝座上，所述擋光標(biāo)尺上間隔地可拆卸式安裝有擋光片，所述擋光標(biāo)尺采用透明材質(zhì)制成，所述擋光片采用非透明材質(zhì)制成；

12、所述傳感器安裝座可拆卸式安裝于所述傳送安裝支架的其一所述傳送安裝凹槽內(nèi)，所述對射式紅外傳感器安裝于所述傳感器安裝座上，所述對射式紅外傳感器包括發(fā)射器和接收器，所述發(fā)射器和接收器之間設(shè)有對射空間；

13、當(dāng)所述傳送平臺帶動所述傳感器安裝座上的所述擋光標(biāo)尺移動時(shí)，所述擋光標(biāo)尺活動穿設(shè)于所述對射式紅外傳感器的對射空間，當(dāng)所述擋光標(biāo)尺上的擋光片經(jīng)過所述對射式紅外傳感器的對射空間時(shí)，所述對射式紅外傳感器觸發(fā)信號并同步觸發(fā)所述數(shù)據(jù)采集模塊對所述測量模塊所測量的被測瓷磚的表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄。

14、優(yōu)選的，所述測量模塊包括三組測量子模塊，所述測量子模塊可拆卸式安裝于所述拱形安裝支架上；所述測量子模塊包括測量安裝座、測量安裝桿和數(shù)顯百分表；

15、所述測量安裝座設(shè)有安裝部，所述拱形安裝支架開設(shè)有卡接槽，所述安裝部通過緊固件安裝于所述卡接槽；所述測量安裝座遠(yuǎn)離所述測量安裝座的一端開設(shè)有測量安裝通孔，所述測量安裝桿可活動安裝于測量安裝通孔，所述測量安裝桿的下端安裝有所述數(shù)顯百分表；

16、所述測量模塊還包括測量標(biāo)尺，所述測量標(biāo)尺設(shè)置于所述傳送平臺上。

17、優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括收納盒、oled顯示屏和單片機(jī)；

18、所述收納盒安裝于所述拱形安裝支架，所述oled顯示屏外露于所述收納盒，所述單片機(jī)內(nèi)置于所述收納盒內(nèi)；

19、所述單片機(jī)包括相互電連接的控制處理單元、數(shù)顯百分表數(shù)據(jù)采集單元、對射式紅外傳感觸發(fā)采集單元、oled數(shù)據(jù)顯示單元和串口通訊單元；

20、所述控制處理單元用于協(xié)調(diào)控制和處理所述數(shù)顯百分表數(shù)據(jù)采集單元、對射式紅外傳感觸發(fā)采集單元、oled數(shù)據(jù)顯示單元和串口通訊單元；

21、所述數(shù)顯百分表數(shù)據(jù)采集單元用于采集所述數(shù)顯百分表采集到的被測瓷磚的表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)；

22、所述對射式紅外傳感觸發(fā)采集單元用于采集所述對射式紅外傳感器的觸發(fā)信號；

23、所述oled數(shù)據(jù)顯示單元用于顯示所述數(shù)顯百分表的狀態(tài)采集到的表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)；

24、所述串口通訊單元用于將表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)酵庵玫臄?shù)據(jù)處理模塊。

25、優(yōu)選的，所述控制處理單元包括控制處理芯片u3，所述控制處理芯片u3的型號為stm32f103c8t6。

26、優(yōu)選的，所述數(shù)顯百分表數(shù)據(jù)采集單元包括數(shù)顯百分表數(shù)據(jù)采集芯片u1、電位器r1、數(shù)顯百分表插座端口u4、數(shù)顯百分表插座端口u5和數(shù)顯百分表插座端口u6；

27、所述數(shù)顯百分表數(shù)據(jù)采集芯片u1通過所述電位器r1與所述控制處理芯片u3電連接，所述數(shù)顯百分表插座端口u4、數(shù)顯百分表插座端口u5和數(shù)顯百分表插座端口u6均與所述數(shù)顯百分表數(shù)據(jù)采集芯片u1電連接，所述數(shù)顯百分表插座端口u4、數(shù)顯百分表插座端口u5和數(shù)顯百分表插座端口u6均與所述數(shù)顯百分表電連接；

28、所述數(shù)顯百分表數(shù)據(jù)采集芯片u1的型號為txs0108eqpwrq1。

29、一種瓷磚表面平整度檢測裝置的檢測方法，應(yīng)用于如上述所述的一種瓷磚表面平整度檢測裝置，包括以下步驟：

30、s1、校正步驟：將標(biāo)準(zhǔn)量塊分別放在3個(gè)數(shù)顯百分表下測量，記錄測量到的3個(gè)數(shù)值分別作為3個(gè)數(shù)顯百分表的校準(zhǔn)值，并分別對應(yīng)各個(gè)數(shù)顯百分表輸入到數(shù)據(jù)采集模塊上；

31、s2、準(zhǔn)備步驟：根據(jù)被測瓷磚的厚度和尺寸，記錄被測瓷磚測量面的的9個(gè)表面特征點(diǎn)，包括點(diǎn)a、點(diǎn)b、點(diǎn)c、點(diǎn)d、點(diǎn)e、點(diǎn)f、點(diǎn)g、點(diǎn)h和點(diǎn)i，并根據(jù)9個(gè)表面特征點(diǎn)之間的距離調(diào)整觸發(fā)模塊和測量模塊，其中點(diǎn)e為中心點(diǎn)，點(diǎn)a、點(diǎn)c、點(diǎn)g和點(diǎn)i為角點(diǎn)，點(diǎn)b、點(diǎn)d、點(diǎn)f和點(diǎn)h分別為四條邊的中點(diǎn)；

32、s3、測量步驟：啟動傳動模塊，開始傳送被測瓷磚；

33、當(dāng)被測瓷磚上的表面特征點(diǎn)經(jīng)過觸發(fā)模塊時(shí)，觸發(fā)模塊發(fā)出信號，數(shù)據(jù)采集模塊檢測到觸發(fā)模塊的信號會立刻記錄測量模塊此刻所測量到的被測瓷磚表面特征點(diǎn)的數(shù)據(jù)；

34、s4、數(shù)據(jù)處理步驟：數(shù)據(jù)采集模塊接收來自測量模塊的表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過oled顯示屏進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，并將表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)酵庵玫臄?shù)據(jù)處理模塊；

35、s5、結(jié)果分析與評估步驟：數(shù)據(jù)處理模塊對采集到的表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，使用校正步驟中的校準(zhǔn)值進(jìn)行修正，計(jì)算被測瓷磚的中心彎曲度、翹曲度和邊彎曲度，根據(jù)預(yù)設(shè)的瓷磚平整度分級評估瓷磚表面的平整度。

36、優(yōu)選的，所述s5、結(jié)果分析與評估步驟：數(shù)據(jù)處理模塊對采集到的表面特征點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，使用校正步驟中的校準(zhǔn)值進(jìn)行修正，計(jì)算被測瓷磚的中心彎曲度、翹曲度和邊彎曲度，評估被測瓷磚表面的平整度；具體包括以下步驟：

37、s51、以標(biāo)準(zhǔn)量塊靠近被測瓷磚上點(diǎn)a的邊角點(diǎn)為原點(diǎn)o，以平行點(diǎn)a、點(diǎn)b和點(diǎn)c的直線為x軸，以平行點(diǎn)a、點(diǎn)d和點(diǎn)g的直線為y軸，以垂直于原點(diǎn)o的直線為z軸，建立直角坐標(biāo)系x-y-z；

38、s52、設(shè)被測瓷磚的寬度為m，長度為n，則各特征點(diǎn)的坐標(biāo)為：點(diǎn)a(10,10,ha)、點(diǎn)b(m/2,hb)、點(diǎn)c(m-10,10,hc)、點(diǎn)d(10,n/2,hd)、點(diǎn)e(m/2,n/2,he)、點(diǎn)f(m-10,n/2,hf)、點(diǎn)g(10,n-10,hg)、點(diǎn)h(m/2,n-10,hh)和點(diǎn)i(m-10,n-10,hi)；

39、s53、定義中心彎曲度：是指被測瓷磚測量面的中心點(diǎn)偏離由被測瓷磚4個(gè)角點(diǎn)中的任意3個(gè)角點(diǎn)所確定平面的距離，最后再以與對角線長的百分?jǐn)?shù)表示，即計(jì)算點(diǎn)e分別到平面aci、cig、iga和gac的距離后取最大的距離lzmax除于對角線的長度；

40、s54、中心彎曲度的具體計(jì)算過程為：

41、設(shè)平面aci的方程為：

42、a1x+b1y+c1z+d1＝0?(1)；

43、則點(diǎn)e到平面aci的距離為：

44、

45、設(shè)平面cig的方程為：

46、a2x+b2y+c2z+d2＝0?(3)；

47、則點(diǎn)e到平面cig的距離為：

48、

49、設(shè)平面iga的方程為：

50、a3x+b3y+c3z+d3＝0?(5)；

51、則點(diǎn)e到平面iga的距離為：

52、

53、設(shè)平面gac的方程為：

54、a4x+b4y+c4z+d4＝0?(7)；

55、則點(diǎn)e到平面gac的距離為：

56、

57、取lzmax＝(lz1,lz2,lz3,lz4)；

58、則中心彎曲度α為：

59、

60、s55、定義翹曲度：是指被測瓷磚測量面的1個(gè)角點(diǎn)偏離另外3個(gè)角點(diǎn)所確定平面的距離，再以與對角線長的百分?jǐn)?shù)表示，即計(jì)算點(diǎn)a分別到平面cig、點(diǎn)c到平面iga、點(diǎn)i到平面gac、點(diǎn)g到平面aci的距離后取最大的距離lwmax除于對角線的長度；

61、s56、翹曲度的具體計(jì)算過程為：

62、設(shè)平面aci的方程為：

63、a1x+b1y+c1z+d1＝0?(10)；

64、則點(diǎn)g到平面aci的距離為：

65、

66、設(shè)平面cig的方程為：

67、a2x+b2y+c2z+d2＝0?(12)；

68、則點(diǎn)a到平面cig的距離為：

69、

70、設(shè)平面iga的方程為：

71、a3x+b3y+c3z+d3＝0?(14)；

72、則點(diǎn)c到平面iga的距離為：

73、

74、設(shè)平面gac的方程為：

75、a4x+b4y+c4z+d4＝0?(16)；

76、則點(diǎn)i到平面gac的距離為：

77、

78、取lwmax＝(lw1,lw2,lw3,lw4)；

79、則翹曲度β為：

80、

81、s57、定義邊彎曲度：是指被測瓷磚一條邊的中點(diǎn)偏離由4個(gè)角點(diǎn)中的3點(diǎn)所確定的平面的距離，再以與邊長的百分?jǐn)?shù)表示，即計(jì)算點(diǎn)b、d、f、h分別到平面aci的距離lb1、lb2、lb3、lb4，點(diǎn)b、d、f、h分別到平面cig的距離lb5、lb6、lb7、lb8，點(diǎn)b、d、f、h分別到平面iga的距離lb9、lb10、lb11、lb12，點(diǎn)b、d、f、h分別到平面gac的距離lb13、lb14、lb15、lb16，取這16個(gè)數(shù)中的最大值lbmax除于邊長；

82、s58、邊彎曲度的具體計(jì)算過程為：

83、設(shè)平面aci的方程為：

84、a1x+b1y+c1z+d1＝0?(19)；

85、則點(diǎn)b、d、f、h分別到平面aci的距離為：

86、

87、設(shè)平面cig的方程為：

88、a2x+b2y+c2z+d2＝0?(24)；

89、則點(diǎn)b、d、f、h分別到平面cig的距離為：

90、

91、設(shè)平面iga的方程為：

92、a3x+b3y+c3z+d3＝0?(29)；

93、則點(diǎn)b、d、f、h分別到平面iga的距離為：

94、

95、

96、設(shè)平面gac的方程為：

97、a4x+b4y+c4z+d4＝0?(34)；

98、則點(diǎn)b、d、f、h分別到平面gac的距離為：

99、

100、當(dāng)被測瓷磚的寬度m＝長度n時(shí)，lbmax＝max(lb1、lb2、lb3、lb4、lb5、lb6、lb7、lb8、lb9、lb10、lb11、lb12、lb13、lb14、lb15、lb16)，則邊彎曲度

101、當(dāng)被測瓷磚的寬度m≠長度n時(shí)，lbmax＝max(lb1、lb?4、lb?5、lb8、lb9、lb12、lb13、lb16)，則邊彎曲度

102、上述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案具有以下有益效果：首先，傳動模塊是整個(gè)檢測流程的起點(diǎn)，負(fù)責(zé)將被測瓷磚以恒定的速度沿預(yù)設(shè)路徑傳送。同時(shí)，觸發(fā)模塊也被放置在傳動模塊上，與被測瓷磚的一側(cè)保持相對固定的位置，以確保在瓷磚移動過程中能夠持續(xù)監(jiān)控其表面。

103、其次，觸發(fā)模塊用于檢測瓷磚表面的特征點(diǎn)。當(dāng)瓷磚表面的某個(gè)特征點(diǎn)經(jīng)過觸發(fā)模塊時(shí)，會觸發(fā)一個(gè)電信號。這個(gè)電信號是基于瓷磚表面特征點(diǎn)之間的距離來同步產(chǎn)生的，確保數(shù)據(jù)采集模塊在正確的時(shí)機(jī)采集和記錄測量模塊所測量到的被測瓷磚表面測量點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

104、接著，安裝在拱形安裝支架上的數(shù)據(jù)采集模塊接收到觸發(fā)模塊發(fā)送的觸發(fā)信號后，立即采集和記錄測量模塊的測量數(shù)據(jù)。測量模塊對瓷磚表面的特征點(diǎn)進(jìn)行高精度測量。這些測量數(shù)據(jù)反映了瓷磚表面相對于某個(gè)基準(zhǔn)面的高度或深度信息。

105、最后，數(shù)據(jù)采集模塊通過內(nèi)置的電路系統(tǒng)和軟件對采集到的測量模塊的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，隨后實(shí)時(shí)傳輸?shù)酵庵玫臄?shù)據(jù)處理模塊，由數(shù)據(jù)處理模塊內(nèi)置的算法根據(jù)國家檢測規(guī)范計(jì)算出瓷磚平整度，包括中心彎曲度、翹曲度和邊彎曲度，并根據(jù)廠家設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)對瓷磚平整度進(jìn)行分級、顯示和保存數(shù)據(jù)。

106、綜上，本瓷磚表面平整度檢測裝置通過觸發(fā)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊與測量模塊的精確同步，以及高精度傳感器的應(yīng)用，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對瓷磚表面微小起伏的準(zhǔn)確測量，從而提高檢測精度。而且，整個(gè)檢測過程實(shí)現(xiàn)了自動化，盡可能減少了人工干預(yù)，提高了檢測效率和一致性。同時(shí)，自動化檢測也降低了人為因素導(dǎo)致的誤差。因此，該裝置的應(yīng)用有助于瓷磚生產(chǎn)企業(yè)建立更加嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正生產(chǎn)過程中的問題，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力。同時(shí)，通過數(shù)據(jù)積累和分析，還可以為產(chǎn)品改進(jìn)和工藝優(yōu)化提供有力支持。